О пасеке

Пчеловодство, разведение и содержание пчел. Пчелы и здоровье. Огород, сад, дача.

Фев, 2015
11

О потерях тепла ульем

Опубликовал: Petr_MS




О потерях тепла ульем

Многие пчеловоды при подготовке семей к зиме используют верхнее и боковое утепление гнезд подушками, а при зимовке на воле дополнительно обматывают ульи рубероидом, соломенными матами или обсыпают снегом. В то же время ряд зарубежных пчеловодов, в том числе в странах с холодным климатом, содержат пчел в ульях без подушек и дополнительного утепления стенок.

О потерях тепла ульем

В связи с разнообразием способов утепления семей в зиму провели исследования для определения доли каждого из элементов конструкции улья в общих потерях тепла. Для этого использовали улей-калориметр (рис. 1). Все элементы улья изготовлены из листов оргстекла толщиной 4 мм, закрепленных на каркасе из металлических уголков размером 20×20 мм. На внутренней и внешней сторонах стенок всех элементов улья равномерно разместили термопары (1552 шт.), спаянные из медной и копелевой проволок. Спаи залили раствором оргстекла в хлороформе и закрасили нитроэмалью НЦ-132П.

Все термопары соединены последовательно и образуют батареи с отдельными выводами на дне, корпусе, магазинной надставке, подкрышнике и крыше. Это позволяет в процессе исследований определять тепловые потоки, проходящие через каждый элемент конструкции улья.

Электрическое сопротивление термобатарей при 20°С составляет: дно — 30,93 Ом; корпус — 82,40 Ом; магазинная надставка — 31,50 Ом; подкрышник —29,30 Ом; крыша — 39,08 Ом. Общая масса улья — 25 кг.

Перед сборкой каждый элемент улья протарировали, определили соотношения между электродвижущей силой (ЭДС), развиваемой батареей дифференциальных термопар, и тепловым потоком, проходящим через него. В результате были получены следующие соотношения: дно — 4,17 Вт/мВ; крыша с подкрышником — 4,29 Вт/мВ; корпус — 3,62 Вт/мВ; магазинная надставка — 4,68 Вт/мВ; улей в целом — 4,07 Вт/мВ.

Во время стендовых испытаний в улей-калориметр поместили объемный электрический нагревательный элемент, на который подавали напряжение от стабилизированного источника питания постоянного тока Б5-29. Потребляемую нагревателем мощность измеряли ваттметром Д-566 и изменяли с 6 до 30 Вт. На каждой ступени добивались установившегося состояния, когда через 30 мин результат предыдущего показания не отличался от последующего. ЭДС термобатарей измеряли переносным потенциометром ПП-63.

В таблице 1 приведен пример эксперимента при полностью закрытых летках и вентиляционных отверстиях в верхней части улья без утепления.

1. Потери тепла элементами улья при полностью закрытых вентиляционных отверстиях и отсутствии утепления

Мощность, потребляемая нагревателем, Вт

Дно

Корпус

Крыша с подкрышником

Вт

%

Вт

%

Вт

%

6,25

1,25

20,9

2,71

45,32

2,02

33,78

12,50

1,88

15,0

5,07

40,46

5,58

44,53

20,00

2,50

13,03

7,24

37,75

9,44

49,22

30,00

3,42

11,51

11,40

38,37

14,89

50,12

В среднем

— 

15,11

— 

40,47

— 

44,41


2. Соотношение потерь тепла элементами улья, %

Способ утепления

Дно

Корпус

Крыша

Вентиляция

Без вентиляции и утепления

15,11

40,47

44,41

— 

С вентиляцией без утепления

12,09

29,43

22,42

36,06

С вентиляцией и холстиком

16,8

51,53

23,00

8,67

С вентиляцией, холстиком и подушкой

19,68

62,85

8,59

8,88

Как видно из данных, в полностью изолированном улье тепловые потоки распределяются практически в равных долях между стенками корпуса и его крышей с подкрышником. На долю дна приходится в среднем 15% всех тепловыделений. Положение меняется при наличии вентиляции и верхнего утепления улья (табл. 2).

При полностью открытых летках и вентиляционных отверстиях в верхней части расход тепла через стенки корпуса в среднем сокращается с 40 до 29%, а крыши (вместе с подкрышником) — с 41 до 22%. Потери тепла через дно снизились незначительно — с 15 до 12%. Вынос тепла за счет вентиляции в среднем составил 36%.

При проведении опыта с холстиком, лежащим на рамках, все летки и вентиляционные проемы в крыше были открыты. Так как холстик оказывает большое аэродинамическое сопротивление восходящему потоку воздуха, тепловые потери через вентиляцию сокращаются до 8,67%. Видимо, этим можно объяснить тщательное прополисование холстика пчелами.

В опыте с использованием верхнего утепления на рамки положили холстик и пластину из вспененного полистирола толщиной 40 мм, объемной массой 9,7 кг/м3. Оба летка в корпусе и вентиляционные отверстия в подкрышнике открыли. Вынос тепла с вентиляцией практически не изменился, резко сократились теплопотери через крышу, но возросли через корпус и незначительно через дно. Создается впечатление, что подушка и холстик всего лишь сокращают вентиляцию.

Леток, помимо его основного назначения — прохода для пчел, у пчеловодов ассоциируется с аэрационным проемом, обеспечивающим вентиляцию гнезда и удаление продуктов метаболизма. Среди хозяев пасек не утихают дискуссии, какой леток в период зимовки должен быть открыт: верхний, нижний или оба. Мы оценили влияние открытых или закрытых летков на вынос тепла, что в определенной степени характеризует эффективность вентиляции.

Опыт проводили на улье, состоящем из корпуса, дна и крыши. Для более рельефного оттенения роли летков из опыта исключили подкрышник, холстик и верхнее утепление. Исследования проводили в следующих комбинациях: летки закрыты; открыт верхний леток, нижний закрыт; открыт нижний леток, верхний закрыт; летки открыты. При каждой комбинации на нагреватель подавали одну и ту же мощность — 12,5 Вт. В процессе испытаний фиксировали как ЭДС отдельных элементов — дна, стенок и крышки, так и их общую ЭДС при последовательном включении всех термобатарей. Потери тепла с вентиляцией определяли как разность между подаваемой мощностью и мощностью, теряемой элементами улья (табл. 3).

3. Потери в ульях при различных режимах летков

Положение летков

Потери тепла элементами улья

Потери тепла с вентиляцией

Вт

%

Вт

%

Летки закрыты

12,50

100,00

— 

— 

Открыт верхний леток

12,16

97,28

0,34

2,72

Открыт нижний леток

11,72

76,00

0,78

6,24

Летки открыты

11,53

92,24

0,97

7,76

В среднем

— 

94,43

— 

5,57

Из полученных данных видно, что роль летков как в сохранении тепла, так и в вентиляции улья среди пчеловодов сильно преувеличена. Так, при закрытых в верхней части улья вентиляционных отверстиях, что при наличии подушек всегда имеет место, даже при открытых верхнем и нижнем летках теряется всего 7,8% тепла. Несколько эффективнее оказался нижний леток, что, впрочем, находится в пределах погрешности опыта.

При наличии магазинной надставки тепловые потоки из улья в среднем составляют через дно 18,24%; корпус 37,77; магазинную надставку 24,34; крышу 8,55; с вентиляцией 11,29%.

потери тепла

В зиму 2012/13 г. в улей-калориметр заселили семью пчел приокского породного типа. Улей находился на открытой веранде под защитным кожухом. Семью утеплили холстиком и подушкой. В течение зимовки ежедневно регистрировали основные параметры зимующей семьи: термогенез, температуру и относительную влажность в гнезде, тепловые потери через дно, корпус, верхнюю часть улья (подкрышник и крыша), температуру внешней среды. На рисунке 2 представлены потери тепла отдельными элементами улья в динамике, а на рисунке 3 — общий термогенез семьи и зависимость этих потерь от внешней температуры.

термогенез семьи

Как следует из рисунка 2, в течение почти всего зимнего периода на долю дна приходилось 5... 15% выделяемого семьей пчел тепла, на крышу — 10...20%, на корпус — 60...70%, что вполне сопоставимо с нашим модельным опытом (см. табл. 2) при утеплении улья холстиком и подушкой.

Конечно, эти соотношения не являются постоянными и, как показывают данные рисунка 3, сильно зависят от окружающей температуры.

Если сопоставить общий термогенез и потери тепла через стенки, дно и крышу улья при одной и той же внешней температуре, то мы увидим, что вынос тепла с вентиляцией очень мал (см. рис. 3). Это наводит на мысль, что в утепленном подушкой улье вентиляция чрезвычайно мала и вынос продуктов метаболизма (водяных паров и диоксида углерода), осуществляется в основном за счет их диффузии.

В.И.ЛЕБЕДЕВ, А.И.КАСЬЯНОВ, Е.П.ЛАПЫНИНА
ГНУ «НИИ пчеловодства»
ж-л «Пчеловодство» №10, 2014 г.





Организация и оборудование любительской пасеки
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Общайтесь со мной:

Google Bookmarks Digg Reddit del.icio.us Ma.gnolia Technorati Slashdot Yahoo My Web News2.ru БобрДобр.ru RUmarkz Ваау! Memori.ru rucity.com МоёМесто.ru Mister Wong

Хотите получать новые статьи на почту? Введите свой Email

 

 

«С этой статьей также смотрят:»

Ваш отзыв


    Обо мне

    E-mail: petr9921()yandex.ru

    Skype: Petr_MS

    HitMeter - счетчик посетителей сайта, бесплатная статистика